DE2515792A1

DE2515792A1 - Gleichstrom-reihenschlussmotor zum antrieb einer waschmaschine

Info

Publication number: DE2515792A1
Application number: DE19752515792
Authority: DE
Inventors: Armin Schmiechen; Werner Steinecke
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1975-04-11
Filing date: 1975-04-11
Publication date: 1976-10-28
Also published as: DE2515792B2

Description

Gleichstrom-Reihenschlußmotor zum Antrieb einer Waschmaschine Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung der im Oberbegriff des Hauptanspruchs bezeichneten und nach der DT-OS 19 30 932 bekannten Art.
Gleichstrom-Reihenschlußmotoren mit einer elektronischen Regeleinrichtung bieten für den Antrieb einer Waschmaschine den Vorteil, daß mehrere und auch extrem unterschiedliche Drehzahlen zu verwirklichen sind. Das Gewicht eines solchen Motors ist im Vergleich zu einem leistungsgleichen Induktionsmotor gering. Allerdings ist der Aufwand für die elektronische Regeleinrichtung beachtlich. Wegen des sehr hohen Mizugsmomentes eines Reihenschlußmotors ergeben sich Schwierigkeiten, einen den Erfordernissen einer Waschmaschine entsprechenden ruckfreien und nicht zu schnellen Hochlauf zu erreichen. Darüber hinaus wird der Aufwand für die elektronische Schaltung erhöht durch erforderliche Naßnahmen zur Punkentstörung, zur Erzielung eines geräuscharmen laufes und einer langen Bürstenstandzeit.
Bei der bekannten Anordnung sind aufwendige Schaltungsmaßnahmen vorgesehen, damit beim Schleudervorgang ein sanfter Anlauf mittels einer zeitabhängigen Steuerung erreicht wird. Beim Waschbetrieb läuft der Motor jeweils mit voller Spannung und deshalb ruckartig an. Die Drehmomentstöße verursachen Geräusche, die Stromstöße erhöhen die Bürstenabnutzung und bilden eine Funkstörquelle. Darüber hinaus wird bei der bekannten Anordnung der Motor über einen Einweg-Thyristor gespeist. Trotz Verwendung einer Freilaufdiode ist der Motorstrom dann relativ ungleichförmig, wodurch die Laufruhe und die Bürstenstandzeit beeinträchtigt werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Antrieb der eingangs genannten Art so zu gestalten, daß sich bei geringem Aufwand für die Regelschaltung ein sanftes und ruckfreies Hochlaufverhalten sowie ein geräuscharmer Lauf ergeben. Darüber hinaus sollen eine hohe Bürstenstandzeit und eine gute Funkentstörung erreicht werden.
Die Lösung dieser Aufgabe gelingt durch die im Hauptanspruch gekennzeichneten Merkmale. Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Anhand eines in der Figur dargestellten vorteilhaften Schaltbeispiels wird die Erfindung erläutert.
Der Anker 1 des Gleichstrom-Reihenschlußmotors ist zwischen die Feldwicklungen 2 und 3 geschaltet. Mittels der Schalter 4a und 4b ist die Stromrichtung im Anker relativ zur Stromrichtung in den Feldwicklungen 2 und 3 und damit die Drehrichtung des Motors beim Waschbetrieb umkehrbar. Gespeist wird der Motor vom Einphasen-Wechselspannungsnetz UN über eine steuerbare Brückenschaltung, welche aus den Dioden 5 und 6 sowie den Thyristoren 7 und 8 besteht. Durch Anschnittssteuerung der Thyristoren über die Sekundärspulen 9 und 10 eines Impulsübertragers ist die Stromzufuhr zum Motor regelbar. Bei Unterbrechung des Stromflusses durch die Thyristoren 7 und 8 vermag der Motorstrom durch die Dioden 5 und 6, welche als Freilaufdioden wirken, weiterzufließen. Selbst dann, wenn die Thyristoren spät gezündet werden, fließt durch den Motor ein ralativ gleichmäßiger Strom.
Durch den Transformator 11 und die Brückenschaltung 12 wird die Speisespannung für die Impulserzeugerschaltung geliefert.
An der Zenerdiode 16 liegt eine trapezförmig an- und abschwellende Spannung.
Die gewählte Schaltung für die steuerbare Brücke in Verbindung mit der Schaltung des Ankers zwischen den Feldwicklungen und der Speisung der Impulserzeugerschaltung über einen Transformator ermöglicht eine einfache und dennoch wirksame Funkentstörung mittels nur einer Drossel 13.
Durch die Impulserzeugerschaltung werden mittels des Uniäunction-Transistors 14 über die Primärwicklung 15 des Impulsübertragers in dessen Sekundärwicklungen 9 und 10 Zündimpulse induziert.
Die Information über den Drehzahlistwert wird durch den mit dem Anker 1 gekuppelten Tachogenerator 17 erzeugt, welcher im Ausführungsbeispiel als Wechselspannungsgenerator ausgebildet ist. Der Stromistwert wird als Spannungsabfall am vom Ankerstrom durchflossenen Widerstand 18 gemessen. Eine der Drehzahl proportionale Spannung wird beim Waschbetrieb am Potentiometer 19 und beim Schleuderbetrieb am Potentiometer 20 abgegriffen. Der Anschluß des Tachogenerators 17 über den hochohmigen Widerstand 22 an die Speisespannung für die Impulserzeugerschaltung bewirkt, daß bei einer Unterbrechung des niederohmigen Stromkreises des Tachogenerators der Kondensator 21 über den Widerstand 22 mit einer eine hohe Drehzahl vortäuschenden Spannung aufgeladen wird. Auch im Falle eines Versagens des Tachogenerators 17 kann folglich die Motordrehzahl keine unzulässig hohen Werte annehmen. Die drehzahlabhängige und die stromabhängige Spannung werden der Basis des Transistors 23 zugeführt. Beim Waschbetrieb wird die stromabhängige Spannung am Widerstand 24 und beim Schleuderbetrieb an der Anzapfung 25 des Widerstandes 24 abgegriffen und im ersteren Fall über die Diode 26 und das Potentiometer 19 über den in der gestrichelten Stellung befindlichen Schalter 34, im letzteren Fall über den Widerstand 27 und den in der ausgezogenen Stellung befindlichen Schalter 34 der Basis des Transistors 23 zugeführt. Je nach Höhe der drehzahlabhängigen oder stromabhängigen Spannung wird der Transistor mehr oder weniger leitend gesteuert. Dadurch wird der Anstieg der am Kondensator 28 anliegenden Spannung beeinflußt, so daß der Unijunction-Transistor bei tiberschreiten der Jeweils eingestellten Werte für Strom oder Drehzahl später gezündet wird.
Die Potentiometerwiderstände 19 und 20 können mit mehreren Anzapfungen versehen sein, so daß beliebig viele Drehzahlen einstellbar sind. Der Strom wird beim Schleuderbetrieb auf einen ralativ niedrigen Wert begrenzt, so daß sich ein entsprechend sanfter und verzögerter Hochlauf ergibt. Beim Waschbetrieb wird dagegen ein höherer Strom zugelassen, so daß ein höheres Antriebsdrehmoment zur Verfügung steht. Die Einstellung der Strombegrenzung wird beim Waschbetrieb so gewählt, daß einerseits die Thyristoren 7 und 8 selbst bei erhöhter Netzspannung und bei Blockierung des Motors nicht überlastet werden, und daß andererseits keine Drehmoment stöße beim Einschalten des Motors entstehen.
Im Ausführungsbeispiel ist zusätzlich edne vorteilhafte Sanftanlaufschaltung für den Waschbetrieb vorgesehen.
Die am Xondensator 28 anliegende Spannung steigt innerhalb einer Halbperiode der Netzspannung von einem Schwellwert ausgehend bis zur Durchbruchspannung des Unijunction-Transistors 14 an. Dem Kondensator 28 wird über die Diode 29 die Schwellwertspannung zugeführt, welche insbesondere von der Dimensionierung der Widerstände 30, 31, 32 und dem Widerstand der Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors 23 abhängt.
Der dem Widerstand 30 parallel geschaltete Kondensator 33 bewirkt beim Einschalten des Motors einen langsamen Anstieg der Schwellwertspannung, so daß der Uniåunction-Transistor 14 zunächst relativ spät gezündet wird. Dann fließt nur ein geringer Motor-Strom. Abhängig von der Ladezeitkonstanten des Kondensators 33 kann der volle Motorstrom erst zeitverzögert fließen. Der Motor läuft folglich sanft an. Vor Jedem Wiedereinschalten des Motors muß auch die Speisespannung für die Impulserzeugerschaltung abgeschaltet werden, damit sich der Kondensator 33 über den Widerstand 30 entladen kann.
Der zwischen Basis und Kollektor des Transistors 23 geschaltete Kondensator 34 dient beim Waschbetrieb dazu, daß plötzliche Drehzahl- bzw. Stromänderungen nicht abrupt ausgeregelt werden, so daß Drehmomentstöße vermieden werden. Auch von der Netzspannung herrührende Störimpulse können sich deshalb nicht auswirken.
Beim Schleuderbetrieb ist der Kondensator 34 praktisch unwirksam. Dadurch wird es möglich, die Zündimpulse für die Ansteuerung der Thyristoren 7 und 8 frühzeitig und praktisch bereits zu Beginn einer Halbperiode zu erzeugen, so daß bei hoher Drehzahl die volle Netzspannung für den Motor verfügbar ist.
Der Hochlaufvorgang beim Schleuderbetrieb wird in besonders einfacher Weise dadurch gesteuert, daß der Strom mittels der Anzapfung 25 des Widerstandes 24 auf einen relativ niedrigen Wert begrenzt wird, welcher kleiner als der beim Waschbetrieb zugelassene Grenzwert ist. Wegen der Strombegrensung ist gleichzeitig das Drehmoment des Motors begrenzt. Der Hochlauf erfolgt sanft und gleichmäßig, wobei unterschiedliche Netzspannungen keinen Einfluß haben. Die Steuerung des Hochlaufs durch die Strombegrenzung ergibt im Vergleich zu einer zeitabhängigen Steuerung den Vorteil, daß der Hochlaufvorgang von der Beschickung der Trommel und dem Wassergehalt der Wäsche abhängt. Bei geringer Wäschefüllung ist die Tropfwassermenge sehr schnell entzogen, so daß anschließend rasch und unverzögert die Enddrehzahl erreicht wird.
Zur Verringerung des Leistungsverbrauchs am Widerstand 18 ist eine Diode 35 vorgesehen. Durch diese fließt über den hochohmigen Widerstand 36 ein dem Transformator 11 ~ntno=nener niedriger Strom, welcher Jedoch größer als der bei höchstmöglicher Drehzahl durch die Diode 37 fließende Strom ist. Dadurch wird zu der am Widerstand 18 anliegenden, dem Motorstrom proportionalen Spannung die Durchbruchspannung der Diode 35 addiert, welche den Spannungsabfall an der Diode 37 kompensiert. Infolgedessen kann der Widerstand 18 kleiner dimensioniert werden, da nur noch eine um den Spannungsabfall an der Diode 37 verringerte Meßspannung benötigt wird.
Durch die Erfindung wird bei sehr geringem Aufwand für die Schaltung und mit einer geringen Anzahl von Schaltelementen ein ruckfreier Waschbetrieb, ein sanft verlaufender Schleuderbetrieb und damit eine schonende Wäschebehandlung bei geringer Geräuschentwicklung erreicht. Die vom Kollektor des Ankers und den Thyristoren herrührenden hochfrequenten Störspannungen können mit einfachen Mitteln wirkungslos gemacht werden.
- Patentansprüche -

Claims

Patentansprüche @ Gleichstrom-Reihenschlußmotor zum Antrieb einer Waschmaschine mit mindestens einer niedrigen Waschdrehzahl und mindestens einer hohen Schleuderdrehzahl, welcher über eine durch eine Steuerschaltung steuerbare Halbleiterschaltung an das Wechselspannungsnetz angeschlossen ist, und dessen Drehzahl sowie dessen Stromaufnahme durch Anschnittssteuerung der steuerbaren Halbleiterschaltung begrenzt sind, wobei der Drehzahlistwert mittels eines mit dem Anker des Motors gekuppelten Tachometergenerators und der Stromistwert durch den Spannungsabfall an einem in den Stromkreis des Motors geschalteten Widerstand gemessen ist, und wobei Maßnahmen zur Beeinflussung des Hochlaufvorganges beim Schleuderbetrieb vorgesehen sind, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Motorstrom beim Schleuderbetrieb auf einen niedrigeren Wert begrenzt ist als beim Waschbetrieb.
2. Motor nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h -n e t , daß beim Waschbetrieb eine Sanftanlaufsteuerung vorgesehen ist, welche den Motorstrom vom Einschaltaugenblick an allmählich bis auf den vollen Wert anwachsen läßt.
3. Motor nach den Ansprüchen 1 oder 2, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß in einer Impulserzeugerschaltung, welche aie Zündimpulse für die steuerbare Halbleiterschaltung (Thyristoren 7 und 8) erzeugt, ein Unijunction-Transistor (14) vorgesehen ist, dessen Emitter eine Spannung zugeführt ist, welche innerhalb einer Halbperiode der Netzspannung von einem Schwellwert bis zur Durchbruchspannung des Unijunction-Transistors (14) ansteigt, und daß eine Verzögerungsschaltung (Kondensator 33) vorgesehen ist, welche die Schwellwertspannung von dem Einschaltaugenblick des Motors beginnend innerhalb mehrerer Perioden der Netzspannung auf den Endwert ansteigen läßt, und daß der Endwert der Schwellwertspannung mittels einer einen steuerbaren Widerstand (23) enthaltenden Potentiometerschaltung in Abhängigkeit der Drehzahl und/oder des Stromes des Motors reduzierbar ist.
4. Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 3 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der steuerbare Widerstand ein Transistor (23) ist, dessen Basis eine vom Motorstrom und/oder von der Drehzahl abhängige Spannung zugeführt ist.
5. Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Basis-Kollektor-Strecke des Transistors (23) beim Waschbetrieb ein Kondensator (34) parallel geschaltet ist.
60 Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 5 5 d a d u r c h g e k e n n h n e c h n e t, t, daß diesteuerbare Halbleiterschaltung enne halbgesteuerte Brückenschaltung ist, welche aus zwei Dioden (5,6) und zwei Thyristoren (7,8) besteht, uon denen die Dioden (5,6?# gleichzeitig als Breilaufd# oden nr dez Motorstrom dienen
7. Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Speisespannung für die Schaltung zur Erzeugung der Zündimpulse über einen Transformator (11) zugeführt ist.
8. Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Spannung des in den Motorstromkreis geschalteten Widerstandes (18) der Regelschaltung über in die Zuleitungen geschaltete Dioden (35 und 37) zugeführt ist, welche gegensinnig zueinander gepolt sind und von denen die eine (35) über einen hochohmigen Widerstand (36) von der an der Zenerdiode (16) anliegenden Spannung mit einem Strom gespeist ist, welcher größer als der durch die andere Diode (37) bei höchstmöglicher Drehzahl der Regelschaltung zufließende und vom Spannungsabfall am Widerstand (18) abhängige Strom ist.

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